一种循环流化床锅炉的片状阶梯型布风装置的制作方法

本发明涉及循环流化床锅炉炉膛内的布风方式和布风装置，特别涉及的是垃圾焚烧炉，主要结构包括倾斜布风板和“γ”形定向风帽，属于循环流化床锅炉的送风技术及辅助设备领域。

背景技术：

近年来，随着人口的增加和人民生活水平的提高，每天产生垃圾的数量也日益增加。如果不能及时处理这些垃圾，将会对人类和环境产生极大危害。目前，比较成熟的处理方法有三种：填埋法、焚烧法和生物处理。焚烧法由于无害化程度高、减容量大、可以回收热量、处理及时等一系列优点而备受青睐。无论是在国外还是国内垃圾焚烧技术已经相当成熟，主要以炉排炉、流化床和旋转筒式焚烧炉为代表。其中，应用循环流化床燃烧技术处理生活垃圾具有三个优点：(1)垃圾种类适应性强；(2)焚烧效率高；(3)污染物排放低。

布风装置作为循环流化床的主要部件，其工作性能直接影响循环流化床锅炉设计、颗粒混合、流动和化学反应过程，以及锅炉安全、经济运行。因此合理的布风方式应该保证床内物料浓度分布均匀、颗粒排放及时等。水平布置的布风板具有结构简单等优点，被广泛应用于循环流化床锅炉中。当循环流化床技术应用于垃圾处理时，水平布置的布风板便暴露了其不足：由于城市垃圾成分复杂，床料粒度、密度相差较大，一些大颗粒、重颗粒沉积在布风板上，难以排放，大大降低了床内流动均匀性与稳定性，甚至造成底部的非流化状态。使用倾斜布风板和“γ”形定向风帽可以促使重质大颗粒向排渣口移动，实现对床内颗粒的合理排放。

在锅炉运行中发现，当采用“γ”形定向风帽时，磨损现象十分严重，严重时会造成局部穿孔、结焦而被迫停炉，缩短了锅炉运行周期，这样不仅增加了锅炉运行成本，而且严重影响了锅炉运行的安全性。通过每次锅炉停炉对风帽的检查及损坏风帽的观察，发现风帽的顶部后面磨损严重，这是由于“γ”形定向风帽在安装设计上，后排风帽口出来的高速风夹带床料直接吹扫前排风帽顶部，形成冲击磨损，随着运行时间的延长，携带大量颗粒的高速风将前排风帽的帽顶及帽身“削”掉形成射流，又进一步加剧了流场紊乱，既影响了流化质量，又加快了风帽磨损，影响锅炉运行安全和效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种循环流化床锅炉的片状阶梯型布风装置，使其在保证排渣效率的基础上，减少后排风帽对前排风帽的冲击磨损，增加风帽的使用时间，进而延长锅炉的运行周期，从而有利于提高循环流化床锅炉的安全性和经济性。

本发明的技术方案如下：

一种循环流化床锅炉的片状阶梯型布风装置，该装置包括风室、倾斜布风板和布置在倾斜布风板上的“γ”形定向风帽，“γ”形定向风帽由风帽主风管和喷口管组成，其特征在于：所述“γ”形定向风帽主风管竖直安装在所述倾斜布风板上；所述“γ”形定向风帽在倾斜布风板上呈二维阵列分布，且沿倾斜布风板下降方向相临两排定向风帽之间的水平距离δx应符合以下公式：

上式中，θ为倾斜布风板与水平方向的夹角θ；α为“γ”形定向风帽主风管与喷口管中心线的夹角；d为“γ”形定向风帽的管径；δ为“γ”形定向风帽壁面厚度；x为“γ”形定向风帽喷口管长度。

本发明的技术特征还在于：所述喷口管出口方向与倾斜布风板下降方向之间的夹角β应符合以下公式：

式中，δy为水平方向上垂直于倾斜布风板下降方向的相邻两排“γ”形定向风帽之间的水平距离；δx为沿倾斜布风板下降方向相临两排定向风帽之间的水平距离；d为“γ”形定向风帽的管径；δ为“γ”形定向风帽壁面厚度。

本发明的另一技术特征是：所述“γ”形定向风帽主风管与喷口管中心线夹角α在(90°-θ)～90°之间。

本发明具有以下优点及突出性的技术效果：(a)实验研究表明，选择本发明的技术方案，可使后排风帽喷出的高速风从前排风帽顶部吹过，大大改善了风帽后面的冲击磨损，有利于提高炉内流化均匀性和锅炉的运行周期。(b)“γ”形定向风帽风帽之间存在高度差后，后排风帽喷出的流化风直接进入炉膛，能加强床层底部的扰动，有利于颗粒混合。(c)“γ”形定向风帽呈现出阶梯型，定向吹动能力更强，有利于重质大颗粒的排出。

附图说明

图1为本发明的一种循环流化床锅炉的片状阶梯型布风装置的结构示意图。

图2为布置有“γ”形定向风帽的倾斜布风板的俯视图。

图3为图1中a部分放大图。

图4为图2中b部分放大图。

图5为阶梯型布风装置的局部结构示意图。

图中：1-炉膛；2-倾斜布风板；3-“γ”形定向风帽；4-风室；5-“γ”形定向风帽喷口管；6-片状结构；7-“γ”形定向风帽主风管。

具体实施方式

下面结合附图，进一步说明本发明的原理、具体结构和实施方式。

图1为本发明的一种循环流化床锅炉的片状阶梯型布风装置的结构示意图，图2是布置有“γ”形定向风帽的倾斜布风板的俯视图，表明“γ”形定向风帽3沿高度方向呈阶梯状，而在水平方向呈片状结构。该布风装置包括风室4、倾斜布风板2和布置在倾斜布风板2上的“γ”形定向风帽3，所述“γ”形定向风帽主风管7竖直安装在所述倾斜布风板2上；同排“γ”形定向风帽3在一条直线上，表现出片状结构，“γ”形定向风帽在倾斜布风板上呈二维阵列分布(如图2所示)；“γ”形定向风帽由风帽主风管7和喷口管5组成。

如图3、图4和图5所示，该布风装置主要包含两个部件：倾斜布风板2和“γ”形定向风帽3。计算中涉及到的参数有：倾斜布风板2与水平方向的夹角θ、“γ”形定向风帽主风管7与喷口管5中心线的夹角α、“γ”形定向风帽3的管径d、“γ”形定向风帽3壁面厚度δ、“γ”形定向风帽喷口管5长度x、倾斜布风板2下降方向相邻两排定向风帽之间的水平距离δx、倾斜布风板2下降方向前后两排定向风帽之间的高度差δz、水平方向上垂直于倾斜布风板2下降方向的左右两排“γ”形定向风帽3之间的水平距离为δy。

由倾斜布风板2倾斜角度θ所引起的沿倾斜布风板2下降方向相邻两排“γ”形定向风帽3的高度差δh1为：

δh1＝δx×tan(θ)(1)

当沿倾斜布风板2下降方向相邻两排风帽中后排“γ”形定向风帽3喷出的高速风到达前排风帽喷口管出口处时，由“γ”形定向风帽主风管7与喷口管5中心线的夹角α所引起流化风在z方向上的位移δh2：

δh2＝(x+δx)×tan(90°-α)(2)

本发明的所要解决的问题是后排“γ”形定向风帽喷管口5所喷出来的高速风不能对前排风帽的后面和顶部产生磨损，即：

δh1≥δh2+δz，δz＝d+δ(3)

如图5所示，沿倾斜布风板2下降方向相邻两排定向风帽之间的水平距离δx应满足由式(1)、式(2)和式(3)得到的关系式：

由式4可以得到，相邻两排“γ”形定向风帽3之间的水平距离δx、倾斜布风板2与水平方向的夹角θ、“γ”形定向风帽主风管7与喷口管5中心线的夹角α、“γ”形定向风帽3的管径d、“γ”形定向风帽3壁面厚度δ、“γ”形定向风帽喷口管5长度x是相互制约的关系，其中某一个参数都可以根据其他参数进行优选。譬如，“γ”形定向风帽3结构和布风板布置方式已经确定，即倾斜布风板2与水平方向的夹角θ、“γ”形定向风帽主风管7与喷口管5中心线的夹角α、“γ”形定向风帽3的管径d、“γ”形定向风帽3壁面厚度δ、“γ”形定向风帽喷口管5长度x已经确定，可优选相邻两排“γ”形定向风帽3之间的水平距离δx。

考虑到风室漏渣问题，“γ”形定向风帽的喷口管5与主风管7之间的夹角α不大于90°，即α≤90°；考虑到“γ”形定向风帽的喷口管5出来的高速风不能对布风板产生冲击磨损，喷口管5与主风管7之间的夹角α大于90°～θ,即α≥90°～θ，即所述“γ”形定向风帽主风管与喷口管中心线夹角α应在(90°-θ)～90°之间；考虑到排渣的难易，在不对周围风帽产生冲击磨损的条件下，允许“γ”形定向风帽的喷口管5与x方向存在夹角，如图4所示，所述喷口管5出口方向与倾斜布风板2下降方向之间的夹角β应符合以下公式：

以上结合附图和计算详细说明了本发明布风装置的优选实施方案，在上述具体实施方式中的各个具体技术参数在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行相关参数确定。